Литий-ионная аккумуляторная батарея + особенности

Безопасность литиевых батарей

При перегреве или перезарядке LIB могут подвергаться разрушению. Это приведет к утечке ядовитых газов, взрыву и пожару. Чтобы этого избежать, батарея лития содержит отказоустойчивую схему, которая отключает источник питания, когда напряжение находится в опасном диапазоне.

Короткое замыкание приведет к перегреву, возгоранию и взрыву. Литий-ионные аккумуляторы, в отличие от свинцово-кислотных, изготавливаются под высоким давлением, они имеют легковоспламеняющийся жидкий электролит. Их качество строго контролируется при изготовлении.

Литий-ионный аккумулятор для автомобиля имеет множество положительных характеристик, но использование его в бензиновых и дизельных двигателях не эффективно и в данное время не применяется. Генератор, который вырабатывает переменный ток в автомобиле, не приспособлен заряжать данный вид аккумуляторов.

Это видео расскажет об использовании литий-ионных аккумуляторов для бензиновых и дизельных двигателей.

Сколько стоит литиевая батарейка?

Одними из самых дешевых элементов являются дисковые батарейки литиевые. В простонародье называемые литиевые батарейки таблетки применяются для энергоснабжения часов, весов, процессоров и других гаджетов с небольшим энергопотреблением. Стоимость «таблеток» начинается от 10 рублей и ограничивается лишь аппетитами производителей и дистрибьюторов.

Высшую же планку сложно определить из-за огромного разнообразия. Но можно сказать однозначно, что, как и на все технологические новинки стоимость снижается благодаря повышению эффективности производства и увеличения количества производителей.

Видео к просмотру: Как и чем зарядить Li-ion и Li-po аккумуляторы 18650, от мобильного и др. Tp4056

Существуют универсальные зарядные устройства, которые подходят для подключения и к бытовой технике 220В, и к бортовой сети 12В. Все они оснащены корпусом, кабелем с вилкой, преобразователем в виде трансформатора, стабилизатором напряжения, контролем зарядки и светодиодным индикатором.

Кроме этого, в некоторых моделях есть и другие элементы — например, вольтметр или амперметр, дополнительный дисплей и так далее. Пользоваться ими удобно и совершенно несложно.

К таким моделям можно отнести зарядное устройство mh12210, есть и ряд других вариантов, которые при необходимости вы без труда найдете в любом магазине электроники.

Отличие аккумуляторов Li-ion от Ni-Cd аккумуляторов

Ёмкость литий-ионных источников тока значительно выше, чем тот же показатель у никель-кадмиевых аккумуляторов, вследствие чего требуется много меньшая по весу и габаритам батарея, чтобы обеспечить одно и то же время работы.

Также в процессе хранения ввиду низкой скорости саморазряда li-ion аккумуляторы разряжаются меньше, чем другие типы, и они более терпимы к постоянной зарядке, даже если заряд батареи не обнулён.

В плане экологичности рассматриваемые батарейки меньше вредят окружающей среде, чем никель-кадмиевые, как при изготовлении, так и в использовании материалов.

Однако по отношению к Ni-Cd аккумуляторами в литий-ионных используют более дорогостоящие технологии.

История [ править ]

Стехиометрические катоды NMC представлены в виде точек в твердых растворах между концевыми элементами, LiCoO 2 , LiMnO 2 и LiNiO 2 . Исторически они получены из работ Джона Б. Гуденафа 1980-х годов над LiCoO 2 , работы Цутомо Озуку над Li (NiMn) O 2 и связанных с ними исследований материалов типа NaFeO 2 . Относящиеся к стехиометрическим NMC, материалы NMC с высоким содержанием лития были впервые описаны в 1998 году и структурно подобны оксиду лития-кобальта (III) (LiCoO 2), но стабилизированный избытком лития, Li / NMC> 1.0, что проявляется в виде серии нанодоменов типа Li 2 MnO 3 в материалах. Об этих катодах впервые сообщили К. С. Джонсон, Дж. Т. Воги, М. М. Теккерей, Т. Е. Бофингер и С. А. Хакни. Для обоих типов катодов NMC существует формальный внутренний перенос заряда, который окисляет марганец и восстанавливает катионы никеля, а не все катионы переходных металлов, являющиеся трехвалентными. Двухэлектронное окисление формально никеля (II) при зарядке способствует высокой емкости этих катодных материалов NMC. В 2001 году Арумугам Мантирампостулировал, что механизм, который создает высокую емкость для слоистых оксидных катодов, таких как эти, является результатом перехода, который можно понять на основании относительного положения металлической 3d-полосы относительно верха кислородной 2p-полосы. Это наблюдение помогает объяснить высокую емкость катодов NMC, поскольку выше 4,4 В (по сравнению с Li) было обнаружено, что часть наблюдаемой емкости является результатом окисления решетки оксида, а не катионного окисления.

В 2001 году Кристофер Джонсон, Майкл Теккерей, Халил Амин и Джекук Ким подали патент на литий-никель-марганцево-кобальтовые катоды с высоким содержанием лития на основе доменной структуры, полученной из Li 2 MnO 3 . В 2001 году Чжунхуа Лу и Джефф Дан подали патент на класс материалов положительных электродов NMC, основанный на концепции твердого раствора между концевыми элементами.

Устройство литиевого аккумулятора 18650

Устройство аккумулятора 18650 не такое сложное, как может показаться на первый взгляд. Цилиндрический аккумулятор содержит внутри металлического корпуса скрученные в рулон электроды, разделенные пористым сепаратором, пропитанным электролитом.

Энергию в таких аккумуляторах переносят положительно заряженные ионы лития, которые с легкостью проникают в кристаллическую решетку других химических элементов, в качестве которых часто используют графит. Кстати, применение графита в качестве анода значительно снизило взрывоопасность литиевых аккумуляторов.

Металлический корпус литиевого аккумулятора герметичен, а положительный и отрицательный электроды подсоединяются к токосъемнику. Для дополнительной защиты от взрыва, который может возникнуть при перегреве аккумулятора и закипании электролита, в корпусе предусмотрен предохранительный клапан, сбрасывающий при необходимости излишнее давление.

Каждый литиевый аккумулятор 18650 оснащается двумя типами предохранителей, PTC и CID, которые должны защитить как саму батарею, так и окружающее пространство от возникновения пожара при неправильной эксплуатации.

PTC предохранитель литиевого аккумулятора 18650
При сильно больших токах разряда аккумулятор может сильно нагреваться, и особенно нагревается плюсовой контакт. Для защиты от протекания больших токов непосредственно под колпачком положительного контакта расположено PTC устройство, которое представляет собой токопроводящую шайбу. Во время нагрева сопротивление такой шайбы сильно возрастает, что приводит к значительному снижению протекающего тока.

При остывании аккумулятора сопротивление шайбы возвращается к исходном состоянию, и работа литиевого аккумулятора полностью восстанавливается. Но если посмотреть данные о температуре активации данной защиты и критической температуры аккумуляторов разного химического состава, становится непонятно, когда эта защита вообще может сработать.

Максимальная пороговая температура для литиевых аккумуляторов:
130°C — 150°C — литий-кобальтовые;
170°C — 180°C — никель-марганец-кобальтовые;
230°C — 250°C — литий-марганцевые.

В описании ко всем литиевым аккумуляторам всегда указывается информация о том, что не стоит допускать нагрев аккумуляторов выше 60°C, иначе это отразится на их работоспособности. При нагреве будет теряться емкость и аккумулятор будет быстро «стареть».

Устройство прерывания тока CID в аккумуляторах 18650
CID устройство в аккумуляторе 18650 размещается под защитой PTC, и предназначено для разрыва цепи, отсекая таким образом аккумулятор от нагрузки. Это устройство защиты срабатывает при значительном возрастании давления внутри аккумулятора в результате его сильного нагрева и преобразовании электролита в газ.

Устройство прерывания тока CID представляет собой тонкий диск из листового металла, расположенный между положительным катодом и всем содержимым аккумулятора. В центре диска имеется углубление, которое прижимается к другому металлическому диску и обеспечивает токопроводящий контакт. Иногда это устройство после срабатывания может самостоятельно восстанавливаться, также его можно восстановить вручную. Но, если защита уже сработала, такой аккумулятор лучше не использовать, по крайней мере в аккумуляторных сборках.

Отличия литий-ионного и литий-полимерного аккумуляторов

Основным отличием Li-ion источников питания от Li-pol является, как это и было задумано, отсутствие во втором варианте электролитического раствора. Он заменён на твёрдое вещество. Помимо этого есть ещё немаловажные отличия, среди них выделяются:

  • разница технологий;
  • срок эксплуатации;
  • наличие дополнительных мер безопасности;
  • отличительные особенности подзарядки восстановителей электроэнергии.

Разница технологий

Заключается в том, что у Li-ионных есть электролит, а в Li-полимерных используется гелиевые вещества. За счёт этого у второго варианта практически отсутствует возможность взрыва аккумуляторной батареи.

Различные аккумуляторы.

Срок службы

Изнашивание у Li-ионных немного выше, чем у Li-полимерных моделей. За два года у полимерных теряется около 20% ёмкости, а у ионных примерно 22%. Конечно же, всё зависит от частоты использования, правильности зарядки, качества зарядного устройства и многих других важных факторов.

Дополнительная защита

Полимерные разновидности отличаются наличием дополнительной защиты, которая обеспечивает блокировку прохождения электроэнергии, а также улучшенная система безопасности от перегрева и перегрузок. Опасность ионных заключается в том, что при высоких физических воздействиях, может произойти смешивание электролита и других компонентов батареи, что вызовет опасную химическую реакцию.

Особенности зарядки аккумуляторов

Особых условий нет. Все высказывания по поводу подзарядки аккумуляторных батарей носят рекомендательный характер.

Заряжать полимерные устройства лучше, когда они полностью разряжаются.

После этого, их для начала работы нужно полностью зарядить. Ионные не рекомендуется разряжать до нуля, так как они более чувствительны к полной разрядке. Заряжать их также рекомендуется не полностью, а до 80-90 процентов.

Аккумуляторы для телефонов.

Использование электродов NMC

Audi e-tron Sportback

Аккумуляторы NMC используются в большинстве электромобилей . Аккумуляторы NMC устанавливались в BMW ActiveE в 2011/2011, а с 2013 в BMW i8 . Электромобили с батареями NMC включают в себя по состоянию на 2020 год: Audi e-tron GE , BAIC EU5 R550, BMW i3 , BYD Yuan EV535 , Chevrolet Bolt, Hyundai Kona Electric, Jaguar I-Pace, Jiangling Motors JMC E200L, NIO ES6. , Nissan Leaf S Plus, Renault ZOE, Roewe Ei5, VW e-Golf и VW ID.3. Лишь несколько производителей электромобилей не используют NMC в своих тяговых батареях. Самым важным исключением является Tesla , так как Tesla использует NCA .аккумуляторы для своих автомобилей. В 2015 году Илон Маск заявил, что домашнее хранилище Tesla Powerwall основано на NMC, чтобы увеличить количество циклов заряда/разряда в течение срока службы устройств.

Ягуар И-Пейс

NMC также используется для мобильной электроники, такой как мобильные телефоны/смартфоны, ноутбуки в большинстве аккумуляторов pedelec . Для этих приложений в 2008 году почти исключительно использовались батареи с оксидом лития-кобальта LCO. Еще одним применением батарей NMC являются аккумуляторные электростанции . В Корее, например, в 2016 году были установлены две такие системы хранения с NMC для регулирования частоты: одна мощностью 16 МВт и энергией 6 МВтч и одна мощностью 24 МВт и 9 МВтч. В 2017/2018 годах в городе Ньюман в австралийском штате Западная Австралия была установлена ​​и введена в эксплуатацию батарея мощностью более 30 МВт и 11 МВтч .

Типы батарей электромобиля

В электромобилях используется три типа аккумуляторных батарей: свинцово-кислотные, батареи гидрида металла никеля и литий-ионные источники питания.

Свинцово-кислотные АКБ изобретены в 1859 году и считаются привычной формой источника питания. Они использовались во всех типах автомобильного транспорта. Это вид жидких батарей, которые содержат емкости со слабым раствором серной кислоты.

Свинцовые электроды и кислота используется для производства электроэнергии в АКБ. Источник питания не имеет сложности в обслуживании и отличается небольшой стоимостью. Но содержит опасные газы, которые приводят к взрыву при неправильной эксплуатации.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используются с 1980 года. Это маленькая, легкая и вместительная батарея, которая имеет высокую плотность и не содержит никаких токсических металлов.

Литий-ионные аккумуляторы для автомобилей используются с начала 1990 года. Они отличаются очень высокой плотностью энергии.

Из-за облегченных и низких требований к техническому обслуживанию, литий-ион используется в электронных устройствах, часто в портативных компьютерах.

Этот тип питающих элементов считается лучшим для питания электромобилей.

Состав литиумного источника питания

Литиевая батарейка основана на работе необратимо-окислительной реакции. Анодом выступает металлический литий, твердым катодом могут использоваться оксид марганца, дисульфид железа, оксид меди, из жидких стоит отметить оксид серы, тионилхлорид. При этом из окислителей применяется активный литий, эффективно отделяющий электроны.

Типы литиевых батареек

Одним из признаков классификации накопителей выступает вид основного активного вещества:

  • Литий-никель-кобальт-алюминий-оксидные источники (NCA)
  • Литий-марганцевые АКБ
  • Литий-кобальтовые АКБ.
  • Литий-железо-фосфатные накопители
  • Литий-титанатные источники
  • Литий-полимерные аккумуляторы
  • Батарейка литий-тионилхлоридная

Одним из важных показателей выбора аккумулятора является рабочее напряжение.

Рассмотрим лишь некоторые из них.

Литиевые батарейки 3В используют только в специально предназначенных гаджетах, их нельзя использовать в дистанционных пультах управления или обычных домашних часах.

Литиевая батарея 6В может применяться в источниках бесперебойного питания, детских машинках аккумуляторного типа и многих других.

Литиевая батарея 12 вольт применяется помимо установки в ИБП в автономных инструментах, например в шуруповерте.

Маркировка

Какая же должна быть маркировка у ионно-литиевых батарей? Согласно требованиям организации IEC на корпусе АКБ должны обозначаться следующие показатели:

  1. Емкость литиумной батарейки
  2. Размеры литиевых батареек
  3. Состав
  4. Класс
  5. Напряжение

Обозначение литиевых батареек – сочетание букв «CR». Следующая цифра указывает типоразмер. Таблица ниже показывает их калибровку.

Наименование Маркировка Напряжение, В
Большие круглые, D 20 1,5
Малые круглые, С 14 1,5
Пальчиковые, АА 6 1,5
Микропальчиковые, ААА 03 1,5
«Крона», РР3 6/22 9,0

Рекомендации при эксплуатации для долговечной работы АКБ

Ни в коем случае нельзя допускать перегрева при длительной работе батарей. Потому что литии – активный щелочной металл. И вполне естественно, что при его нагреве может начаться реакция, которая приведет к воспламенению. Строго запрещается держать литий-ионные батарей вблизи открытого огня и нужно избегать прямых солнечных лучей. Особенно это касается смартфонов и ноутбуков.

Внимательно стоит относиться и к переохлаждению. Низкие температуры не так опасны и никаких страшных последствий они не вызовут. Зато снизят емкость батареи. Хранить литий ионные батареи лучше в заряженном состоянии, не допускать нарушения полярности при установке, замыкания контактов

Не нужно также разбирать аккумуляторный элемент. Это также небезопасно.

Что представляет собой Li-ion аккумулятор

Литиевые устройства – это один из самых популярных и современных типов АКБ. Эти источники питания устанавливают в разных гаджетах и особо ценят за высокую ёмкость и компактные размеры.

Принцип работы литий-ионного аккумулятора

Li-ion батарея представляет собой многослойное устройство, и её работа основывается на взаимодействии и электрохимическом потенциале этих слоёв. Чистый литий – это метал с очень высокой химической активностью, который вступает в реакции даже с водой и воздухом.
Оксид лития, полная противоположность своего «чистого собрата» и является вполне стабильным. Принцип работы устройства, заключается в отдаче металлами своих электронов, которые в последствии станут положительными ионами (катионами).

Способность отдавать электроны значительно отличается у разных элементов, и именно литий является лидером в этом деле.

Во время заряда литий-ионных АКБ, электроны освобождаются и начинают движение в сторону катода (положительного заряда), а положительные ионы движутся к аноду. Во время использования заряженной батареи всё происходит в обратном направлении. Такое движение частиц и приводит к появлению электрического тока.

Литий-ионные аккумуляторы.

Устройство литий-ионного аккумулятора

АКБ такого типа устроены следующим образом:

  1. Катод или отрицательный электрод. Представляет собой фольгу из алюминия, которая покрыта слоем оксида лития.
  2. Анод или положительный электрод. Фольга из меди, покрытая слоем графита.
  3. Сепаратор. Пористый разделитель и электролит.
  4. Герметичный корпус. Это обязательное условие, так как разгерметизация батарейки может спровоцировать поломку, возгорание и даже взрыв.
  5. Плюсовой и минусовой токовыводы.

Также некоторые устройства могут быть оборудованы дополнительными регуляторами и предохранителями. Такие компоненты помогают увеличить сопротивление при нагреве, сбросить внутреннее давление или прервать контакт катода и плюсового токовывода в аварийных ситуациях.

Размеры литиевых аккумуляторов могут быть самыми разными, а вот по форме можно выделить два основных типа:

  • цилиндрические;
  • призматические.

В цилиндрических батарейках тонкие слои анода, катода и разделителя сворачивают. Призматические АКБ предполагают плотное прижатие слоёв друг к другу.

Литий-ионные батареи.

Плюсы и минусы литиевых АКБ

Популярность литиевых элементов питания говорит сама за себя – у таких устройств имеется немало достоинств:

  • отличная энергоёмкость;
  • «эффект памяти» сведён к минимуму;
  • длительный срок службы;
  • не требуют дополнительного обслуживания;
  • возможность работа при разных температурах;
  • саморазряд практически отсутствует;
  • компактные размеры и возможность придания любой формы АКБ.

Батареи на основе лития всё же не идеальны и у них есть ряд недостатков:

  • высокая цена, по сравнению с другими типами АКБ;
  • ограниченное количество циклов перезаряда;
  • всегда присутствует минимальный риск взрыва или возгорания;
  • механические повреждения опасны и могут привести к поломке батареи;
  • качественная работа возможна только при соблюдении правил зарядки и использования.

Несколько литий-ионных батарей.

История появления

Первый литий ионный аккумулятор был выпущен в 1991 году. Ведущей компанией по производству данного типа АКБ стала Sony. Но батареи были разработаны в 70-х. Это были первые устройства с высокой энергоёмкостью, что сделало их востребованными. Но не было возможности применять их практически в массовом масштабе.

В составе батареи присутствует два электрода. На фольге из алюминия размещен катод, анод же поместили на медную. Их разделяет специальный сепаратор, который состоит из жидкого электролита, в некоторых случаях материал гелеобразный. Положительные заряды переносятся ионами лития. Они способы проникать внутрь других материалов и химических элементов, что провоцирует электрохимическую реакцию. Этим свойством они и обеспечивают заряд или питание устройств (телефонов, ноутбуков и т.д.).

В первые годы после создания литиево ионного накопителя они были известны своей взрывоопасностью. Это происходило из-за использования в конструкции накопителя металлического лития, а также по причине образования химических соединений в виде газа. При большом количестве разряда и заряда происходило замыкание, что влекло за собой взрыв аккумулятора.

Также взрывы происходили и потому, что ионы лития реагировали с другими соединениями и веществами в составе батарейки. Реакция была опасной и влекла за собой выделение большого количества тепла, после чего происходило возгорание и взрыв АКБ. В ходе улучшения было принято решение заменить анод на графитовый аналог. Такая рокировка позволила устранить проблему с взрывоопасностью аккумулятора. А производителю после выявления недостатка пришлось отозвать всю партию для мобильных телефонов.

Чтобы разработать полностью безопасную литий ионную батарейку понадобилось более чем 20 лет активных исследований и совершенствований. Это привело к выпуску более инновационного вида АКБ, а именно литий фосфатных. Они не перегреваются, а также в составе отсутствуют компоненты с опасными реакциями друг на друга. Также многие производители встраивают в корпус контроллер для заряда аккумуляторов во избежание эксцессов с возгоранием.

LTO батареи

Литий-титанат (титанат лития) — это относительно новый класс литий-ионных АКБ — (подробнее читайте тут). Он характеризуется очень длинным жизненным циклом, который измеряется в тысячах циклов. Литий-титанат свинца является также очень безопасным и сравним в этом плане с фосфатом железа. Энергетическая плотность ниже, чем у других литий-ионных источников тока и его номинальное напряжение 2.4 В.

Эта технология отличается очень быстрой зарядкой, низким внутренним сопротивлением, очень высоким жизненным циклом и отличной выносливостью (также безопасностью). LTO нашел свое применение в основном в электромобилях и наручных часах. В последнее время она начинает находить применение в мобильных медицинских устройствах, благодаря своей высокой безопасности. Одна из особенностей технологии заключается в том, что используются нанокристаллы на аноде вместо углерода, что обеспечивает гораздо более эффективную площадь поверхности. К сожалению, эта батарея имеет более низкие напряжения, чем другие типы литиевых АКБ.

Особенности:

  • Удельная энергия: около 30-110Wh/кг
  • Плотность энергии: 177 Вт * ч/л
  • Удельная мощность: 3,000-5,100 Вт/кг
  • Разряд КПД: примерно 85%; зарядки эффективность более 95%
  • Энергия-цена: 0.5 Вт/доллар
  • Срок годности: >10 лет
  • Саморазряд: 2-5 %/месяц
  • Долговечность: 6000 циклов до 90% емкости
  • Номинальное напряжение: от 1,9 до 2,4 В
  • Температура: от -40 до +55°C
  • Метод зарядки: используется стабильный постоянный ток, затем постоянное напряжение до тех пор, пока не достигнет порога.

Химическая формула: Li4Ti5O12 + 6LiCoO2 < > Li7Ti5O12 + 6Li0.5CoO2 (Е=2,1 В)

Как зарядить литиевые батарейки?

По сути батарейки зарядить нельзя особенно если на них есть надпись do not recharge. Если ваш элемент аккумуляторного типа, то подзаряд идет по следующей схеме.

Заряд происходит в 2 этапа.

  1. Постоянным тока с параметрами 0.2-0.5 С. Буква «C» означает емкость. Так как в батарею встроена защитная плата напряжение на холостом ходу не должно быть более 7 вольт. Когда уровень напряжения поднимется до отметки в 4.2 V это означает что элемент питания подзарядился на 80%.
  2. Подзарядка выполняется постоянным U. Показатель уровня тока должен быть снижающимся. ЗУ должно поддерживать напряжение на уровне 4,1-4.2 V. Так же оно регулирует ток, который постепенно падает. Когда он упадет до 0,05-0,01 C процесс зарядки можно завершить. На этом этапе аккумулятор полностью добирает емкость до 100%.

Желательно использовать зарядник с показателями напряжения.

Как восстановить литиевой накопитель

Срок службы литиевой батареи достаточно длителен, но рано или поздно она теряет первоначальную емкость. Поэтому многие озадачились вопросом восстановления аккумулятора.

Рассмотрим два способа восстановления накопителя.

Первый способ кажется сомнительным, но является самым простым и, со слов умельцев, часто срабатывает. Необходимо:

  1. поместить источник питания в морозилку на 30-40 минут
  2. после извлечения сразу поставить заряжаться на несколько минут
  3. затем оставить для выравнивания температуры до комнатной
  4. и только потом продолжить заряжать.

Контроллер часто прекращает блокировать работу элемента.

Второй способ стоит попробовать если стандартная зарядка и мероприятия с морозильной камерой не помогли. Суть метода заключается в отсоединении защитной платы согласно следующему порядку действий:

  1. тестером измерьте напряжение АКБ (при нулевых показателях можете продолжать)
  2. аккуратно отключите плату защиты
  3. повторно измерьте напряжение (должно увеличиться максимум до 2,5В)
  4. подключите к зарядке (с возможностью регулирования тока) и установите параметры тока 100 мА и напряжения 4,2В продолжительностью 10-15 минут
  5. обязательно контролируйте напряжение (не должно подниматься выше 3,2В), при нагревании элемента срочно прекратите зарядку
  6. после достижения необходимых показателей тока и напряжения верните плату на прежнее место и заряжайте при обычном режиме.

Химические процессы на положительном и отрицательном электроде

Современные модели литий ионных АКБ содержат электрод из материала, в состав которого входит углерод. Природа этого материала и компоненты электролита влияют на процессы интеркаляции ионов лития в углерод. Матрица анода является слоистой. Она может быть, как частично, так и полностью упорядоченной

Во время протекания интеркаляции ионы от лития как бы раздвигают пласты углерода и встраиваются между ними. При внедрении и изъятии ионов объем матрицы не меняется. Положительный электрод выполняется из оксида никеля или кобальта. Также используются шпинели из лития и марганца.

Во время заряда происходят реакции, которые описываются следующими уравнениями:

на положительном электроде;

на отрицательном электроде.

Принцип действия разряда описывается обратными уравнениями.

Соотношения металлов

Несколько различных уровней содержания никеля представляют коммерческий интерес. Соотношение между тремя металлами обозначается тремя числами. Например, LiNi 0,333 Mn 0,333 Co 0,333 O 2 сокращается до NMC111 или NMC333, LiNi 0,5 Mn 0,3 Co 0,2 O 2 до NMC532 (или NCM523), LiNi 0,6 Mn 0,2 Co 0,2 O 2 до NMC622 и LiNi 0,8 Mn 0,1 Co . О 2к NMC811. Ввиду потенциальных проблем с поставками кобальта есть интерес к увеличению содержания никеля, даже несмотря на то, что это снижает термическую стабильность.

В то время как для получения NMC111 можно использовать либо карбонат лития, либо гидроксид лития , для получения NMC811 требуется гидроксид лития, поскольку более низкая температура синтеза помогает смягчить обмен сайтами лития/никеля, который был связан со снижением производительности.

Конструкция литий ионной батареи

Литиево ионные батареи изготавливаются в цилиндрическом и призматическом виде. Вариант в виде цилиндра является по сути рулоном из электродов с материалами для разделения разно полюсных. Корпус выполняется из стали или алюминия, с которым соединен минус. Плюс выводится на площадку, расположенную на торце корпуса.

Призматическая конструкция выполняется путем складывания прямоугольных пластин друг на друга. Такой вариант позволяет сделать накопитель компактней.

Любая конструкция предусмотрена с герметичным корпусом. Вытекание электролита недопустимо, так как сразу же выводит батарею из строя.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Editor
Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Раздольная энергия
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: